CRISPR ابزار قدرتمند ویرایش ژن برای تشخیص بیماری‌هایی همچون تب لاسا و پیشگیری از گسترش روزافزون عفونت، مفید واقع می‌شود.

اپیدمی تب لاسا در نیجریه که تلفات 69 نفره را در سال جاری به همراه داشت، یکی از بدترین حوادث به وقوع پیوسته طی سالیان اخیر می‌باشد. به همین دلیل، محقق نیجریه‌ای درصدد این برآمد که آزمون تشخیصی جدیدی بنام CRISPR (ابزار ویرایش ژن) را توسعه دهد تا میزان مرگ و میر ناشی از لاسا را کاهش یابد.

این آزمون به توانایی‌های CRISPR برای شناسایی اختلالات ژنتیکی وابسته است. برای مثال، در رابطه با تب لاسا هدف، شناسایی RNA این ویروس می‌باشد. در صورتی که این رویکرد با موفقیت همراه شود، آنگاه امکان تشخیص شمار زیادی از عفونت‌های ویروسی در مراحل اولیه‌ی بیماری فراهم می شود. در نتیجه بازدهی رویه‌های درمانی افزایش یافته و کارکنان بخش درمان و بهداشت بیش از پیش از شیوع بیماری جلوگیری می‌کنند.

دانشمندان هندوراسی و کالیفرنیایی، درصدد ارزیابی کارایی روش CRISPR برای تشخیص ویروس دنگو، زیکا و آلودگی HPV منتهی به سرطان هستند. علاوه بر این، مطالعات برای پیاده‌سازی آزمون CRISPR در جمهوری دموکراتیک کنگو برای تشخیص ویروس ابولا نیز در جریان می‌باشد.

یک آزمون معتبر و سازگار با شرایط بیماران / محققان میزان مرگ و میر ناشی از تب لاسا را تا 60% کاهش خواهد داد. این دیدگاه توسط جسیکا اونبی متخصص زیست‌شناسی مولکولی که درصدد توسعه‌ی روش تشخیص لاسا در دانشگاه ردیمر در شهر اده نیجریه بوده مطرح شده است. «در حال کار روی پروژه‌ای هستم که زندگی هزاران نفر را نجات خواهد داد.»

بررسی‌های آزمایشی CRISPR

تشخیص اکثر بیماری‌های عفونی از جمله تب لاسا مستلزم دسترسی به نیروهای کاملاً متخصص، تجهیزات پیشرفته و مصرف برق فراوان است که همگی آن‌ها در نواحی شیوع این قبیل بیماری‌ها با کمبودهایی روبرو هستند. آزمون‌های CRISPR احتمال بعید تشخیص بیماری‌های عفونی را با دقتی مشابه روش‌های متعارف به واقعیت تبدیل کرده و در عین حال، سادگی اجرای آن‌ها در حد آزمون‌های خانگی سنجش بارداری است. علاوه بر این، از آنجایی که CRISPR با هدف شناسایی توالی‌های ژنتیکی بخصوص طراحی شده است، لذا محققان امیدوارند ابزاری فناوری محور را توسعه دهند که پس از اعمال تنظیمات دقیق قادر به شناسایی بیماری‌های ویروسی رو به گسترش طی یک هفته باشد.

مطابق دیدگاه جنیفر دودنا متخصص بیوشیمی فعال در دانشگاه برکلی کالیفرنیا که در صدد توسعه‌ی ابزارهای جدیدی در این حوزه است، «حرکت CRISPR در این مسیر بسیار جذاب خواهد بود»

اونبی و همکارانش در حال اجرای پاره‌ای آزمایشات روی ابزار تشخیصی CRISPR هستند که توسط همکاری مشترک محققان دانشگاه‌های MIT و کمبریج توسعه داده شده است. آن‌ها CRISPR را با پروتئین cas13 تلفیق نموده‌اند. Cas13 بر خلاف cas9 که نخستین آنزیم بکار رفته در ابزار ویرایش ژنتیکی CRISPR است قادر به ایزوله سازی توالی ژنی هدف‌گذاری شده می باشد که در مرحله‌ی بعدی، RNA موجود را به‌صورت پیوسته به اجزای کوچک‌تری تبدیل می‌کند. این رفتار مشکلاتی را برای ویرایش ژن‌ها به دنبال داشته است؛ اما برای عملیات تشخیص بیماری، مفید واقع شده است. چراکه تمامی پروسه‌های تفکیک ژنی به منزله‌ی نشانه‌ی تشخیص و محدودسازی بیماری تلقی می‌شوند.

در سال 2018 تیم اجرایی، ابزار تشخیصی را به‌روزرسانی کرده و آن را با عنوان SHERLOCK نام‌گذاری نمودند. در ابزار تشخیصی جدید، نوعی مولکول‌های RNA افزوده شد که به برش خوردن توسط cas13 واکنش نشان می‌دهند. برش RNA به پدید آمدن نوار تاریک روی برگه‌ی کاغذ آزمایشگاهی می‌انجامد که چنین مکانیزمی مشابه علائم بصری تشکیل شده در آزمون بارداری است؛ بنابراین CRISPR قادر خواهد بود تا توالی ژنتیکی مهندسی شده برای تشخیص را به‌درستی شناسایی کند.

در حال حاضر تیم مطالعاتی نیجریه در صدد بررسی این موضوع است که نسخه‌ی جدید CRISPR با چه دقتی قادر به تشخیص صحیح ویروس لاسا در افراد شناسایی شده در تست‌های رایج آزمایشگاهی تحت عنوان واکنش زنجیره‌ی پلیمرازی (PCR) است.

هزینه‌ی آزمون SHERLOCK نصف آزمون PCR است و نتایج نیز در نصف زمان آزمون‌های عادی حاصل می‌شوند. نتایج 2 ساعت به طول می‌انجامد و نه 4 ساعت. این اطلاعات توسط کایلا برنز، متخصص ژنتیک مشغول به همکاری با تیم پروژه در نیجریه ارائه شده‌اند. هر دو ابزار تشخیصی به انرژی برق برای پردازش نمونه‌ها نیاز دارند، اما مزیت SHERLOCK عدم حساسیت به قطع برق است که مشکلی فراگیر در کلیه‌ی نقاط نیجریه محسوب می‌شود. PCR در برابر این معضل آسیب‌پذیرتر می‌باشد. بارنز امیدوار است تا بتواند سیستم تشخیص نوین را صرفاً بر پایه‌ی انرژی گرمایی تولید شده توسط موتور خودروها نیز دائر نماید.

گسترش مجموعه ابزارهای تشخیصی

سایر آزمون‌های CRISPR توسعه یافته توسط دودنا و تیم مطالعاتی دانشگاه برکلی از پروتئین‌های cas با ویژگی‌ها و گواهی اختراع‌های متفاوتی برخوردارند تا بیماری‌های مختلفی را تشخیص دهند. برای مثال تشخیص HPV به کمک پروتئین CAS12 انجام می‌گیرد. Cas12a پس از قفل شدن روی هدف، قادر به جداسازی بخش هدف است. با این تفاوت که DNA بجای RNA بُرش داده می‌شود. این آزمون بین دو نوع HPV (سرطان رحم و مقعد) تمایز قائل می‌شود.

دودنا امیدوار است به کمک روش درمانی جدید از مرگ و میر بالای ناشی از سرطان رحم در کشورهای آفریقایی بکاهد. معمولاً تشخیص این سرطان در مراحل پایانی صورت می‌گیرد. وی در سال گذشته با همکاری سایر متخصصان یک شرکت نوپا به نام علوم زیستی ماموت (نام شرکت) را در سن فرانسیسکو تأسیس کرد که فعالیت اصلی آن در حیطه‌ی ابزارهای تشخیص بیماری‌ها است. شرکت درصدد بررسی ابزارهای توسعه داده شده روی نمونه‌های خون گردآوری شده از شهروندان کالیفرنیایی می‌باشد.

محققان دانشگاه برکلی و شرکت ماموت درصدد گسترش ابزارهای درمانی CRISPR خود هستند. بدین منظور از پروتئین‌های تازه کشف شده‌ی cas14,cas14x استفاده می‌کنند که کوچک بودن آن‌ها ادغام پذیری در فناوری‌های تشخیصی را تسهیل می‌نماید.

عوامل بازار

به عقیده‌ی داماری نایدو یک متخصص امور فنی فعال در سازمان جهانی بهداشت/شعبه‌ی نیجریه، چنین ابزارهای نوآورانه‌ای جالب توجه هستند. با این وجود وی بر این نکته تأکید داشت که اثرگذاری CRISPR در کشورهای کم درآمد و همراستا با انتظارات طراحان، منوط به اطمینان حاصل کردن از مجاز بودن فناوری‌ها، تولید کم‌هزینه و قیمت‌گذاری مناسب توسط محققان می‌باشد.

به عقیده‌ی نایدو، محققان غالباً در رسیدگی به این بُعد مسئله ناکام می‌مانند. برای مثال، بیش از 10 آزمون تشخیصی برای تشخیص ابولا طراحی شده‌ است، اما تنها دو مورد با موفقیت برای مقابله با اپیدمی در حال وقوع در جمهوری کنگو مورد استفاده قرار گرفته‌اند. سایر موارد به دلیل موانع اقتصادی همچون فقدان بازار بزرگ برای پوشش هزینه‌های تولید و عرضه با شکست روبرو شده‌اند.

با توجه به اینکه کشمکش‌های فزاینده‌ای بین تیم محققان دانشگاهی (MIT - کمبریج) و متخصصان دانشگاهی راجع به حق اختراع CRISPR در جریان بوده، بنابراین این روش از نقطه نظر اقتصادی دردسرهای فراوانی را در پی خواهد داشت. با این وجود دودنا و پردیس ثاباتی که رهبران پروژه‌ی SHERLOCK در تیم محققان دانشگاهی هستند، بر عزم راسخ خود برای دریافت مجوز رسمی ابزار خود تأکید می‌ورزند تا امکان دسترسی افراد نیازمند به این آزمون‌های تشخیصی فراهم شود.

چنین شرایطی برای اونبی چندان میسر و سهل‌الوصول نبوده، لذا وی امیدوار است تا با سرعت بیشتر ملزومات مربوطه را برآورده سازد.